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マウスES細胞を用いた次世代影響予測システムの開発研究(平成 18年度)
Development study of the prediction system using mouse ES cells to detect next generation influences

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
0608CD461
開始/終了年度
2006~2008年
キーワード(日本語)
影響評価手法,健康影響評価,次世代影響,ゲノムネットワーク,システムバイオロジー
キーワード(英語)
EFFECT EVALUATION METHODS, HEALTH EFFECTS ASSESSMENT, NEXT GENERATION EFFECTS, GENOME NETWORK, SYSTEMS BIOLOGY

研究概要

化学物質をはじめとする環境因子への曝露がヒトを含む生物の健康に及ぼす影響について様々な研究がなされてきたが、従来の実験動物を用いた曝露実験による最小影響量を求める手法ではコストの面や、ヒトの健康リスクへの外挿への利用には限界がある。そして、その固体・臓器・細胞レベルにおける影響についての断片的なデータから、生命現象のネットワークに基づいて作用とその影響を予測しうるアルゴリズムを確立し、システム化する試みは、環境汚染物質の基準値を算定する上でも必須であり、これからの課題となっている。そのため、早急に従来の手法から脱却し、多種の化合物に関する生体影響の数値情報を予測できる実用可能なシステムを構築する必要がある。これらの課題に見合った材料として実験動物に代わり胚性幹細胞(ES細胞)が注目されつつある。
このような経緯から、マウス胚性幹細胞(ES細胞)の多機能性を利用して、化学物質曝露によるその細胞の形態変化との関連付けを数理工学的に解析し、化学物質の曝露量や時間変化による分子間ネットワークの特徴付けを試みる。それにより、毒性反応メカニズムの解明、化学物質の毒性予測、リスク評価への応用に結びつけることを研究の最終目標としている。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:基礎科学研究

全体計画

化学物質の曝露に伴うマウス胚性幹細胞の形態変化を測定し、同時に遺伝子発現を計測してモチーフや生物機能情報などの多元的な情報から、分子間相互作用ネットワークや受容体クロストークの推定を行う。これらの解析により、未知物質や複合物質群の曝露による生物応答(生体影響)を予測する。化学物質による曝露から影響までの流れにおいて、遺伝子発現情報から遺伝子ネットワークの推定、受容体クロストークの推定を行い、エンドポイントである細胞の形態変化を観察し関連性を解析する。具体的には、代表的な環境化学物質3種類を、核内形態をモニターするためのEGFPを定常的に発現しているマウス胚性幹細胞に曝露させ、その表現型、遺伝子発現を実験データとして蓄積・保存し、これらをデータベース化する。さらに、新たに大量データから特徴のある遺伝子発現パターンやネットワークなどを抽出できるアルゴリズムを開発し、形態変化のイメージングの数値情報からネットワーク情報やクロストーク情報との関連性を解析する。

今年度の研究概要

モデル化学物質として、RARに作用するレチノイン酸を曝露させ、マウスES細胞の分化・増殖のイメージング解析と遺伝子発現プロファイリングを行う。このことにより、影響評価にマウスES細胞を用いることが可能かどうか検討する。

関連する研究課題
  • 0 : 環境リスク研究センターにおける研究活動

課題代表者

曽根 秀子

  • 環境リスク・健康研究センター
    曝露影響計測研究室
  • 室長
  • 薬学博士
  • 薬学,医学,生化学
portrait

担当者

  • 豊柴 博義